PEMANFAATAN ABU AMPAS TEBU YANG DIOVEN PADA SUHU 400 O C UNTUK CAMPURAN PEMBUATAN DINDING PANEL PAGAR Wahyu Kartini Dosen UPN Veteran Jawa Timur Boedi Wibowo Dosen Diploma Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya ABSTRAK penelitian ini akan dibahas mengenai pengaruh kombinasi abu ampas tebu terhadap kuat tekan beton, susut berat dan susut volume. Penambahan abu ampas tebu pada campuran beton ini akan dioven pada suhu 400 0 C dengan lama pengovenan 3 jam. Prosentase abu ampas tebu yang digunakan untuk pengganti sebagian semen pada campuran beton adalah 0%, 20%, 40%, dengan faktor air semen 0,5. Umur pengujian 7, 14, 28, 56, dan 90 hari dengan benda uji sebanyak 4 buah berbentuk silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Beton dengan campuran 40% AAT + 60% PC memiliki kuat tekan yang optimal karena terjadi kenaikan yang signifikan mulai dari umur 7 hari sampai 90 hari. Penggunaan AAT pada campuran beton mengakibatkan terjadinya susut berat sebesar 4.26 % dibandingkan beton tanpa AAT untuk umur 56 hari. Dan mengalami susut volume beton dengan penggunaan AAT 20 % mengalami susut volume yang paling tinggi pada umur 90 hari susut volume mencapai 1.5 % dibandingkan dengan beton tanpa AAT. Kata kunci : Abu ampas tebu, Dinding panel, Kuat tekan, Susut volume 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dengan semakin berkembangnya pembangunan disegala bidang maka kebutuhan akan beton sangat diperlukan, salah satunya adalah dinding panel pagar. Dinding panel pagar sekarang ini sudah mulai banyak digunakan sebagai pembatas tanah maupun pagar untuk suatu bangunan. Dinding panel ini selain ekonomis, murah harganya dan mudah cara pengerjaannya karena dinding panel pagar ini menggunakan system knock down sehingga mudah dalam memasang maupun membongkarnya. Dinding panel pagar ini menggunakan beton dengan mutu K-175, campuran dinding panel pagar ini seperti beton pada umumnya yaitu pasir, agregat kasar, semen dan air. Semen merupakan material beton yang sampai saat ini merupakan bahan yang paling mahal harganya dibandingkan bahan campuran beton lainnya, maka dilakukan penelitian dengan menggunakan bahan tambahan yang berupa abu ampas tebu dalam pembuatan dinding panel pagar dengan harapan bisa mengurangi pemakaian semen. Abu ampas tebu merupakan limbah dari pabrik gula yang tidak dimanfaatkan maupun dipakai lagi. Di pabrik gula Tulangan, Tanggulangin, Sidoarjo terkumpul ± 3 m 3 perhari, abu ampas tebu yang terbuang dan menjadi limbah. Tetapi abu ampas tebu tersebut tidak akan berpengaruh apapun bila dicampur pada campuran beton tanpa di oven terlebih dahulu, karena kandungan silica atau aluminium silica pada abu ampas tebu hanya akan terbemtuk bila abu ampas tebu tersebut melalui proses pengovenan. Abu ampas tebu yang telah dioven akan menghasilkan peningkatan kadar silica atau aluminium atau aluminium silica, yang berfungsi sebagi bahan pengikat (perekat) bila bereaksi dengan kapur hasil hidrasi antara semen dan air pada temperatur normal, bahan inilah yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan tambahan yang mempunyai sifat fisik menyerupai pozzolan. Pada percobaan yang telah dilakukan ((B. Mulyono,dkk,1992) bahwa pemakaian abu ampas tebu dalam campuran 1 pc : 5 kp : 5 ps : 1 abu ampas tebu untuk bahan spesi mempunyai kuat tekan lebih tinggi ISBN No. 978-979-18342-0-9 B-121
Wahyu Kartini & Boedi Wibowo dibandingkan dengan campuran yang sama tanpa abu ampas tebu. penelitian ini kita gunakan abu amaps tebu sebagai bahan pengganti sebagian semen pada campuran pembuatan dinding panel pagar sehingga dapat memberikan nilai ekonomis pada dinding panel pagar dan tanpa mengurangi kekuatan yang diinginkan. Sehingga harga dinding panel lebih murah dan limbah pabrik gula yang berupa abu ampas tebu juga dapat dimanfaatkan. 1.2 Permasalahan Permasalahan yang terjadi akibat variasi penambahan abu ampas tebu pada dinding panel pagar adalah : 1. Bagaimana pengaruh variasi penambahan abu ampas tebu terhadap kuat tekan dinding panel pagar? 2. Bagaimana pengaruh variasi penambahan abu ampas tebu terhadap susut berat dan susut volume pada dinding panel pagar? 1.3 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Untuk mengetahui komposisi yang optimal dari variasi penambahan abu ampas tebu terhadap kuat tekan yang maksimum. 2. Untuk mengetahui perubhan susut berat dan susust volume akibat penmabhan abu ampas tebu pada dinding panel pagar. 1.4 Ruang lingkup Adapun batasan batasan pada penelitian ini adalah : 1. Metode desain pencampuran beton menggunakan metode ACI. 2. Variasi penambahan abu ampas tebu 0%, 20%, dan 40%. 3. Ampas tebu dioven pada suhu 400 0 C dengan variasi lama pengovenan 3 jam. 4. Faktor air semen 0,5. 5. Type semen yang digunakan adalah semen Portland type I dari Gresik. 6. Benda uji silinedr dengan ukuran diameter 150 mm dan tinggi 300 mm. 7. Beton diuji pada umur 7, 14, 28, 56 dan 90 hari. 8. Cara curing dengan perendaman pada air tawar. 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Abu Ampas Tebu Bahan tambahan dam pembuatan dinding panel pagar ini adalah abu ampas tebu yang berasal dari limbah pabrik gula Tulangan di Tanggulangin, Sidoarjo. Abu ampas tebu ini merupakan hasil pembakaran ampas tebu, yang umumnya digunakan sebagai bahan bakar ketel uap untuk tenaga penggilingan tebu. Abu ampas tebu pada penelitian ini digunakan untuk bahan pengganti sebagian semen pada campuran beton, karena abu ampas tebu mempunyai sifat Pozzolanik dan termasuk sebagai pozzolan buatan karena merupakan hasil pemanfaatan limbah yang diolah menjadi abu yang mengandung silika reaktif dengan melalui proses pembakaran. Sifat pozzolan alam terhadap beton pada dasarnya mirip dengan pozzolan lainnya, yaitu memperlambat watu setting sehingga kekuatann awal beton rendah. Abu ampas tebu ini akan bereaksi dengan kapur bebas Ca(OH) 2 hasil hidrasi antara semen dengan air yang akan menghasilkan kalsium silikat hidrat (CSH) baru sehingga mengurangi kandungan Ca(OH) 2 dalam beton,membuat beton tahan terhadap air laut dan sulfat dan akan menambah daya ikat pada beton. Pada percobaan yang telah dilakukan (b. Mulyono, dkk, 1992) bahwa pemakaian abu ampas tebu dalam campuaran 1 pc : 5 kp : 5 ps : 1 abu ampas tebu untuk bahan spesi mempunyai kuat tekan lebih tinggi dibandingkan dengan campuran yang sama tanpa abu ampas tebu. Didalam proses hidrasi semen selain menghasilkan senyawa CSH, CAH dan CAF yang bersifat sebagai bahan perekat juga menghasilkan kapur yang angka kelarutannya tinggi dan bersifat basa. Semen yang mempunyai bahan tambahan pozzolan akan juga mempunyai sifat panas hidrasi akan turun karena dengan adanya tambahan pozzolan kandungan C 3 A dalam semen berkurang. Dengan adanya pozzolan faktor air semen akan meningkat pada campuran pasta semen pada keadaan konsistensi normal. 2.2 Suhu Pengovenan Abu Ampas Tebu Abu ampas tebu termasuk dalam golongan pozzolan buatan karena merupakan limbah pembuangan ampas tebu yang diolah menjadi abu yang mengandung silika reaktif dengan melalui proses pengovenan. Pada penelitian ini digunakan suhu pengovenan 400 O C, karena pada suhu tersebut abu ampas tebu akan menghasilkan SiO 2 yang reaktif yang dapat dimanfaatkan sebagai ISBN No. 978-979-18342-0-9 B-122
Pemanfaatan Abu Ampas Tebu Yang Dioven Pada Suhu 400 o c Untuk Campuran Pembuatan Dinding Panel Pagar pozzolan buatan.pada penelitian Estutie M. (2001) pembuatan batu bata berongga (conblok) dengan menggunakan 0.25 abu ampas tebu yang dioven pada suhu 400 O C dan dicampur dengan 0.75 semen portland dan 5 pasir didapatkan kuat tekan optimal 12,28 % lebih tinggi dari yang disyaratkan untuk conblok mutu A 2. 2.3 Lama Pengovenan Untuk mendapatkan nilai kandungan pozzolan yang terbesar, ampas tebu dioven pada suhu yang sama dengan variasi lama pengovenan dari 0 jam, 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam dan 5 jam. Dan dari hasil laboratorium didapatkan bahwa pengovenan abu ampas tebu pada suhu 400 O C selama 3 jam menghasilkan kandungan pozzolan yang terbesar. 2.4 Proses Pozzolanik Menurut ASTM 618, pada dasarnya proses hidrasi semen adalah reaksi antara silika, kapur dan air menghasilkan Kalsium Silikat Hidrat (CSH) yang berfungsi sebagai perekat dan sisa hidrasi berupa kapur padam. Sisa hidrasi inilah yang akan bereaksi dengan silika yang berasal dari material pozzolan yang menghasilkan Kalsium Silikat Hidrat (CSH) baru. Jika jumlah kapur padam tersebut terlalu banyak dapat mengakibatkan menurunnya kuat tekan beton. 2.5 Semen Fungsi utama semen adalah mengikat butirbutir agregat hingga membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara diantara butir-butir agregat. Walaupan komposisi semen dalam beton hanya sekitar 10 %, namun fungsinya sebagai bahan pengikat maka peranan semen menjadi sangat penting. Dalam penelitian ini digunakan jenis semen portland yaitu semen yang dapat mengalami hidrasi apabila dicampur dengan air. Ketika semen dicampur dengan air, maka akan timbul reaksi kimia antar campurannya pada tingkatan awal sejumlah kecil dari gips cepat larut dan dapat berpengaruh terhadap reaksi-reaksi kimia lain yang sedang mulai. Reaksi-reaksi yang terjadi waktu proses pembuatan semen adalah sebagai berikut : 1. Batu kapur : CaO + CO 2 Kapur + karbon dioksida Lempung : SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 + H 2 O Silica alumina oksida besi air 2. 3CaO + SiO 2 3 CaO.SiO 2 Trikalsium Silikat ( C 3 S ) Senyawa C 3 S jika terkena air akan cepat bereaksi dan menghasilkan panas, panas tersebut akan mempengaruhi kecepatan mengeras sebelum hari ke-14. Jika kandungan C 3 S lebih banyak maka akan terbentuk semen dengan kekuatan tekan awal yang tinggi dan panas hidrasi yang tinggi. 3. 2CaO + SiO 2 2 CaO.SiO 2 Dikalsium silikat ( C 2 S ) Senyawa C 2 S lebih lambat bereaksi dengan air dan hanya berpengaruh terhadap semen setelah umur 7 hari. C 2 S memberikan ketahananterhadap serangan kimia dan mempengaruhi susut terhadap pengaruh panas akibat lingkungan. Jika kandungan C 2 S lebih banyak maka akan terbentuk semen dengan kekuatan awal yang rendah dan ketahanan terhadap serangan kimia yang tinggi. 4. 3CaO + Al 2 O 3 3 CaO.Al 2 O 3 Trikalsium aluminat ( C 3 A ) Senyawa C 3 A bereaksi secara eksotermik dan bereaksi dengan sangat cepat, memberikan kekuatan awal yang sangat cepat pada 24 jam pertama. C 3 A bereaksi dengan air yang jumlahnya sekitar 40 % dari beratnya. Karena persentasenya dalam semen yang kecil ( 10 % ), maka pengaruhnya pada jumlah air yang sama untuk bereaksi menjadi kecil. unsur ini sangat berpengaruh pada nilai panas hidrasi yang tertinggi, baik pada saat awal maupun pada saat pengerasan berikutnya yang sangat panjang. 5. 4CaO + Al 2 O3 + Fe 2 O 3 4 CaO. Al 2 O 3.Fe 2 O 3 Tetracalsium aluminoferit ( C 4 AF ) Senyawa C 4 AF kurang begitu besar pengaruhnya terhadap kekerasan semen atau beton sehingga kontribusinya dalam kekuatan kecil. 3. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Diagram Alir Tahapan yang dipergunakan dalam penelitian pada tugas akhir ini dibuat dalam bentuk diagram alir, yang berguna utnuk mempermudah proses penelitian mulai dari awal sampai akhir yaitu kesimpulan secara terencana dan sistematis ISBN No. 978-979-18342-0-9 B-123
Wahyu Kartini & Boedi Wibowo FLOW CHART PENELITIAN START ANALISA BAHAN (Sesuai Standart ASTM) PEMBUATAN CAMPURAN BETON - Variasi penambahan abu ampas tebu 0%, 20% dan 40% yang dioven pada suhu 400 0 C dengan lama pengovenan 3 jam - Faktor air semen (FAS) : 0,5 PEMBUATAN BENDA UJI BETON SILINDER 15 CM X 30 CM PERAWATAN BENDA UJI BETON SELAMA 7, 14, 28, 56 dan 90 HARI (DIRENDAM DALAM AIR TAWAR) PENGUJIAN KUAT TEKAN UMUR 7, 14, 28, 56 dan 90 hari SUSUT VOLUME DAN SUSUT BERAT UMUR 7, 14, 28, 56 dan 90 hari ANALISA DAN EVALUASI HASIL END 3.2 Lokasi Penelitian Penelitian dilakukan di Laboratorium Beton UPN Veteran Jawa Timur, Surabaya. 3.3 Material yang Digunakan 3.3.1 Abu Ampas Tebu Abu ampas tebu yang digunakan dari pabrik gula Tulangan, Tanggulangin, Sidoarjo. Adapun proses terjadinya abu ampas tebu adalah sebagai berikut : 1. Ampas tebu sisa pembakaran yang sudah terbakar habis, dikeluarkan dari dapur pembakaran ketempat pencampuran. 2. Kemudian abu ampas tebu dioven dengan temperatur 400 0 C dengan variasi pengovenan 0 jam, 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam dan 5 jam untuk mendapatan kandungan silika reaktif yang optimal sehingga dapat ISBN No. 978-979-18342-0-9 B-124
Pemanfaatan Abu Ampas Tebu Yang Dioven Pada Suhu 400 o c Untuk Campuran Pembuatan Dinding Panel Pagar memberikan sumbangan yang positif bagi kekuatan beton. 3. Setelah dioven abu ampas tebu diperiksa kandungan kimianya di laboratorium. Sebagai bahan campuran dinding panel pagar, abu ampas tebu tidak boleh mengandung bahan bahan kimia seperti kadar gula dan garam. Setelah proses pengovenan selesai maka abu ampas tebu diteliti di Balai Laboratorium Kesehatan Surabaya, untuk mengetahui kandungan SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3, Na 2 O 3 dan SO 3. Dari penelitian ini dapat diketahui kandungan silikat dan pozzolan yang terbesar pada abu ampas tebu. 3.4 Analisa Material Material utama dalam pembuatan dinding panel pagar adalah semen Portland (PC) type I, abu ampas tebu, pasir serta agregat kasar yang masing masing harus diuji sifat kimia dan fisiknya. Tabel 1. Standart Pengujian Material NO. PENGUJIAN STANDART 1. 2. 3. Pasir Berat jenis Kadar air Analisa saringan Kadar organic Agregat kasar Berat jenis Kadar air Analisa saringan Abu ampas tebu ASTM C 128 ASTM C 128 ASTM C 128 ASTM C 40 ASTM C 127 ASTM C 127 ASTM C 136 ASTM C 430 3.5 Pembuatan Campuran Beton Setelah dilakukan analisa material kemudian dapat memulai pelaksanaan campuran beton sesuai dengan metode ACI. 3.6 Pembuatan benda uji Benda uji dibuat dengan menggunakan silinder ukuran diameter 150 mm dan tinggi 300 mm dengan factor air semen 0,5 dan slump maximum 80 mm. Pembuatan benda uji mengacu pada ketentuan yang terdapat dalam metode ASTM C 192 tentang concrete test spciment dan SKSNI M 62-1990-03. 3.7 Perawatan benda uji Perawatan benda uji dilakukan dengan cara merendam benda uji dalam air tawar selama 90 hari. 4. Pengujian Yang dilakukan Dalam Percobaan Kuat Tekan (ASTM C 39) Tujuan : Menentukan kuat tekan beton Bahan : Silinder beton ukuran D 15 30 cm. Peralatan: Torse Testing Machine kapasitas 200 ton. Prosedur: Sebelum dites benda uji dicapping agar permukaannya rata. Capping dilakukan dengan memanaskan belerang sampai mencair, kemudian dituang pada lubang capping. Setelah dituang specimen diletakkan diatas tuangan belerang secara tegak lurus yaitu rapat dengan besi penyearah pada alat capping. Setelah membeku, specimen diangkat dan dibiarkan sampai keras untuk kemudian dites. Penempatan specimen, letakkan lower bearing block pada meja mesin test dengan bagian yang keras menghadap ke atas. Letakkan specimen pada lower bearing block. Atur agar sumbu specimen hancur dan catat ebban maksimum. Kuat tekanspecimen diperoleh dengan membagi beban maksimum dengan luas permukaan benda specimen. Rumus : Kuat tekan = P A Dimana : P = beban (kg) A = Luas permukaan (Cm 2 ) Susut Berat dan Susut Volume Tujuan : Untuk mengetahui perubahan berat dari benda uji Untuk mengetahui perubahan volume dari benda uji Bahan : Beton D = 15 ; T = 30 Peralatan : Timbangan, penggaris, lap Prosedur : Setelah benda uji dikeluarkan dari rendaman kemudian benda uji dikeringkan dengan menggunakan lap dan biarkan sampai kering, setelah itu benda uji ditimbang untuk mengetahui susut beratnya, kemudian benda uji diukur dengan menggunakan penggaris untuk menghitung susut volumenya. ISBN No. 978-979-18342-0-9 B-125
Wahyu Kartini & Boedi Wibowo HASIL DAN PEMBAHASAN Dari penelitian yang dilakukan didapatkan hasil sebagai berikut : 4.1 Analisa Susut Volume Beton Grafik Hubungan antara Susut Volume Beton dengan Umur Beton Volume ( cm 3 ) 5310 5300 5290 5280 5270 5260 5250 5240 5230 5220 5210 0 20 40 60 80 100 120 Um ur ( hari ) A A T 0 % A A T 2 0 % A A T 4 0 % Grafik 1. Grafik Hubungan Antara Susut Volume Beton dengan Umur Semakin tua umur beton dengan penggunaan abu ampas tebu (AAT) pada campuran beton akan mengakibatkan susut volume, hal ini dikarenakan pengurangan jumlah semen seiring dengan penggunaan AAT. Seperti terlihat pada tabel 1 diatas, dengan penggunaan AAT 20 % mengalami susut volume yang paling tinggi pada umur 90 hari susut volume mencapai 1.5 % dibandingkan dengan beton tanpa AAT. 2. Analisa Susut Berat Grafik Hubungan antara Susut Berat dengan Umur Beton 12.3 12.2 12.1 Berat ( kg ) 12 11.9 11.8 11.7 11.6 0 20 40 60 80 100 120 Um ur ( hari ) A A T 0 % A A T 2 0 % A A T 40 % Grafik 2. Grafik Hubungan Antara Susut Berat dengan Umur Beton Semakin banyak penggunaan AAT yang digunakan untuk campuran beton maka semakin besar susut berat yang terjadi, karena penggunaan semennya juga semakin berkurang. Seperti terlihat pada grafik 2, dengan penggunaan AAT 40 % mengalami penurunan susut berat 4.26 % dibandingkan beton tanpa AAT untuk umur 56 hari. ISBN No. 978-979-18342-0-9 B-126
Pemanfaatan Abu Ampas Tebu Yang Dioven Pada Suhu 400 o c Untuk Campuran Pembuatan Dinding Panel Pagar 3.Analisa Kuat Tekan Grafik Hubungan Kuat Tekan Beton dengan Umur 300.00 Kuat Tekan Beton (kg/cm 2 ) 250.00 200.00 150.00 100.00 50.00 0.00 0 20 40 60 80 100 Um ur ( hari ) 0% 20% 40% Grafik 3. Grafik Hubungan Antara Kuat Tekan Beton dengan Umur Beton Penggunaan Abu Ampas Tebu yang mempunyai kehalusan butir yang sangat halus akan berpengaruh pada waktu pengerasan pasta semen. Lebih luas permukaan yang dapat dihidrasi, lebih banyak gel semen yang terbentuk pada umur muda, maka lebih tinggi kekuatan tekan awal yang dapat dicapai oleh semen. Seperti terlihat pada grafik 3, dengan variasi 20 % AAT kuat tekan pada umur 7 hari mengalami kenaikan sebesar 60 % dibandingkan beton tanpa AAT pada umur yang sama. penambahan kekuatan tekan efisien hanya sampai pada umur 7 hari. Pada variasi beton dengan campuran 40 % AAT kuat tekan beton terus meningkat sejalan dengan umur beton, namun kekuatan tekannya dibawah kekuatan tekan beton tanpa menggunakan AAT, hal ini dikarenakan penggunaan semennya semakin berkurang sebanding veriasi penggunaan AAT. Sehingga reaksi hidrasi yang terjadi pada beton semakin berkurang dibandingkan beton tanpa AAT seperti telihat pada grafik 3 diatas. volume dan susut berat serta mengurangi kuat tekan beton. 2. AAT 20 % mengalami susut volume yang paling tinggi pada umur 90 hari susut volume mencapai 1.5 % dibandingkan dengan beton tanpa AAT. 3. Penggunaan AAT 40 % mengalami penurunan susut berat 4.26 % dibandingkan beton tanpa AAT untuk umur 56 hari. 4. Dengan variasi 20 % AAT kuat tekan pada umur 7 hari mengalami kenaikan sebesar 60 % dibandingkan beton tanpa AAT pada umur yang sama. penambahan kekuatan tekan efisien hanya sampai pada umur 7 hari. 5. Kuat tekan beton yang bisa dicapai sebesar 208,08 kg/cm 2 maka abu ampas tebu dengan campuran 40 % AAT + 60 % PC dapat digunakan untuk kolom praktis, sloof, tpagar panel dan struktur yang menggunakan beton dengan kekuatan dibawah 225 kg/cm 2. KESIMPULAN Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa : 1. Penggunaan AAT semakin besar sebagai campuran beton akan menyebabkan susut DAFTAR PUSTAKA ASTM C 33-93, Standart Specifikation for Concrete Agregat. A.M. Neville, J.J. Brook, Concrete Tecnology, 1987 ISBN No. 978-979-18342-0-9 B-127
Wahyu Kartini & Boedi Wibowo Ghozi, Mohammad (2001), Pemanfaatan Abu Ampas Tebu untuk Campuran Semen pada Beton. Tesis Megister Teknologi, Struktur, ITS. L.J. Murdock, K.M. Brook, Bahan dan Praktek Beton Maulanie, Estuti, dkk (2001), Pembuatan Bata Berongga (Conblok) dengan Campuran Abu Ampas Tebu, Laporan Penelitian Lemlit ITS, Surabaya Subakti Aman (1991), Teknologi Beton Dalam Praktek, ITS, Surabaya ISBN No. 978-979-18342-0-9 B-128